CC BY
67
ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, АГРОХИМИЯ, МЕЛИОРАЦИЯ
УДК 628.47
Качество компоста многоцелевого назначения и приёмы его регулирования
Николай Георгиевич Ковалёв, доктор техн. наук, академик РАН,
Татьяна Степановна Зинковская, кандидат с.-х. наук, вед. научный сотрудник,
Валентин Николаевич Зинковский, кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией,
Вера Анатольевна Сорокина, мл. научный сотрудник,
Валентина Георгиевна Полозова, научный сотрудник
ФГБНУ ВНИИМЗ, г. Тверь, Россия
E-mail: [email protected]
В статье представлены результаты исследований по повышению удобрительных качеств компоста многоцелевого назначения (КМН), производимого во ВНИИМЗ. Дана экспертная оценка мелиорирующих воздействий биологических средств на плодородие почвы. Наиболее высокий оценочный балл принадлежит разработанному институтом (ВНИИМЗ) компосту многоцелевого назначения, который рекомендуется использовать в земледелии в качестве наиболее активного биомелиоранта. В серии опытов было выявлено, что применение минеральных добавок (1-2 % от общей массы) не оказывает ингибирующего влияния на процесс ферментации сырья. Обогащение исходной смеси фосфоритной мукой и калийной солью повышает содержание фосфора и калия более чем на 1%. При производстве компоста многоцелевого назначения регулирование его качества по агрохимическому составу можно производить изменением соотношений исходного сырья, подлежащего компостированию. Так, с увеличением в смеси количества помёта от 50 до 60 % в компосте возрастает содержание азота и калия.
Одной из отличительных особенностей компоста многоцелевого назначения от традиционных органических удобрений является более высокое содержание полезных микроорганизмов. При внесении компоста в пахотном слое почвы увеличивается количество актиномицетов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов, аммонифицирующих бактерий. Высокая технологичность использования, обусловленная сыпучестью и фракционной однородностью компоста, обеспечивает равномерное распределение рекомендуемых норм внесения на удобряемой площади и позволяет применять его для подкормок. Показано влияние компоста многоцелевого назначения на урожайность ячменя, агрохимические и микробиологические показатели дерново-подзолистой осушаемой почвы.
Ключевые слова: компост многоцелевого назначения (КМН), агрохимические показатели, органические удобрения, микроорганизмы, подвижный фосфор, обменный калий, урожай
Общеизвестно, что агрохимические и другие показатели состава различных органических удобрений имеют широкий диапазон колебаний. Это вполне объяснимо, потому что класс этих удобрений, в соответствии с отраслевым классификатором органических удобрений [1], подразделяется на 9 подклассов: 1. Навоз. 2. Помет птичий. 3. Компосты. 4. Торф. 5. Сидераты. 6. Са-пропели. 7. Солома. 8. Растительные остатки. 9. Органические отходы предприятий. В свою очередь каждый подкласс содержит множество конкретных видов, а в целом по стране применяется более 200 видов органических удобрений.
Качественные показатели наиболее распространённых удобрений из навоза и птичьего помета зависят от вида животных,
их кормового рациона, способов содержания, от способов заготовки и хранения навоза или помета и др. При недостаточном содержании в таких удобрениях того или иного элемента питания растений обычно вносят необходимое количество соответствующих минеральных удобрений.
Цель исследований - выявить способы повышения удобрительного потенциала компоста многоцелевого назначения.
Материал и методы. Исследования проводили с компостом многоцелевого назначения, получаемого методом биоферментации органического сырья.
Результаты и их обсуждение. Для сравнения качества различных органических удобрений нами с привлечением соответствующих специалистов из других подразделе-
ний ВНИИМЗ и Тверской ГСХА была произведена экспертная оценка основных видов удобрений по методике, в которой учитывалось как положительное воздействие на почву (5 показателей по 10-балльной оценке), так и отрицательное (3 показателя по 3-балльной оценке). Средний экспертный балл положительного воздействия выводился по следующим показателям: 1. Количество органиче-
ского вещества. 2. Активность микрофлоры. 3. Содержание элементов питания. 4. Структурно-агрегатный состав. 5. Кислотность. Для среднего балла отрицательного воздействия использовались показатели: 1. Количество сорных растений. 2. Загрязнение грунтовых вод. 3. Заражение патогенами. Итоговые ос-редненные данные расчётов по этому методу приведены в таблице 1 .
Таблица 1
Оценочная шкала мелиорирующих воздействий биологических средств на плодородие почвы
Вид биомелиоративных средств Средний балл положительного воздействия а Средний балл отрицательного воздействия б Итого в баллах а - б Распределение мест
Твердые органические удобрения
Навоз КРС подстилочный 7,78 -1,66 6,12 5
Птичий помет подстилочный 8,00 -1,73 6,27 4
Компост торфонавозный (1:1) 7,46 -0,57 6,89 3
Компост торфопометный (1:1) 7,74 -0,70 7,04 2
КМН 9,28 0,00 9,28 1
Сапропель 3,60 0,00 3,60 13
Торф 4,12 -0,10 4,02 9
Полужидкие органические удобрения
Навоз КРС полужидкий 6,00 -2,10 3,90 11
Птичий помет полужидкий 6,60 -2,23 4,37 8
Растительные остатки, сидераты
Солома злаковых культур 4,74 -0,90 3,84 12
Солома бобовых культур 6,00 -0,77 5,23 6
Сидерат крестоцветных культур 4,20 -0,23 3,97 10
Сидерат бобовых культур 5,26 -0,23 4,56 7
Из анализируемых биомелиоративных средств наиболее высокий оценочный балл (9,28) принадлежит разработанному институтом компосту многоцелевого назначения (КМН), который рекомендуется использовать в земледелии в качестве наиболее активного биомелиоранта. Значительно уступают ему традиционные компосты. Все виды удобрений на основе птичьего помёта превосходят виды с использованием навоза КРС. Хорошие удобрительные и мелиоративные свойства проявляют солома и сидерат бобовых культур, на последних местах стоят торф и сапропели.
Вариации показателей качества органических удобрений многократно возраста-
ют, когда на основе навоза и птичьего помёта готовятся различные компосты. И если набор приемов повышения качества навоза и помета ограничивается конкретными хозяйственными условиями содержания животных, то при производстве компостов, когда к экскрементам животных могут добавляться другие органические или минеральные компоненты и к процессам компостирования подключаются температурный и воздушный факторы, появляется множество вариаций управления качеством изготовляемой продукции.
Институтом были проведены исследования по повышению удобрительных качеств КМН с добавлением в состав компостируемой смеси минеральных удобрений
[2]. В серии опытов обогащение исходной смеси фосфоритной мукой или фосмагние-выми удобрениями (Рф) в дозе 2% от общей массы органической смеси и калийной солью (KCl) в дозе 1% не только не оказывает ингибирующего воздействия на процесс ферментации органического сырья, но и активизирует его. Внесение этих компонентов в исходную смесь значительно повысило содержание фосфора и калия в продукте: фосфора на 1,28%, калия на 1,0%.
Было выявлено, что применение Рф и KCl способствует развитию как мезофиль-ных, так и термофильных групп микроорганизмов в начале процесса. Процесс быстрее переходит в мезофильную стадию и закан-
чивается через 6 суток.
При производстве компоста многоцелевого назначения регулирование его качества по агрохимическому составу можно производить простым изменением соотношений исходного сырья, подлежащего компостированию. Для подтверждения этого нами был проведён анализ качества 30 партий компоста, полученного при использовании различных вариаций приготовления исходной смеси (табл. 2, 3). Из общих закономерностей выявлено, что процесс ферментации исходного сырья практически не влияет на содержание углерода, но у готового продукта (КМН), как правило, несколько возрастает щёлочность и на 2-3% снижается влажность.
Таблица 2
Влияние состава исходных смесей (%) на агрохимические свойства КМН
Исходные смеси * для приготовления компоста (в каждом варианте 4-5 партий)
са S а 1 1) П (50) + Т (50) 2) П (60) + Т (40) 3) Н (30-45) + + П (25-40) +Т (30-35) 4) Н (15-20) + + П (35-40) +Т (40-50)
смесь КМН ± смесь КМН ± смесь КМН ± смесь КМН ±
^общ. 3,30 3,52 +0,22 3,28 3,61 +0,33 2,10 2,43 +0,33 3,40 3,66 +0,26
Соб. 36,8 36,5 -0,3 36,3 36,4 +0,1 36,8 38,3 +1,8 33,4 34,7 +1,3
Р2О5 2,33 3,06 +0,73 2,19 2,87 +0,68 1,75 1,91 +0,16 2,33 2,94 +0,61
К2О 1,96 2,34 +0,38 2,28 2,77 +0,49 1,60 1,80 +0,20 2,12 2,35 +0,23
рН 6,2 7,0 +0,8 7,1 7,8 +0,7 7,3 7,6 +0,3 6,7 7,4 +0,7
W 56,6 53,9 -2,7 61,3 59,1 -2,2 63,7 61,0 -2,7 56,6 56,6 0,0
- Н - навоз КРС, П - птичий (куриный) помёт, Т - торф
Данные вариантов 1 и 2 таблицы 2 показывают, что с увеличением в смеси количества помета от 50 до 60% в компосте возрастает содержание азота и калия. При использовании тройной смеси с большим содержанием помёта и торфа (вариант 4) содержание общего азота в готовом продукте повышается на 1,2% в сравнении с вариантом 3.
Примеры других направлений регулирования химического состава КМН в определённой мере демонстрирует таблица 3. Из данных таблицы видно, что использование в исходной смеси до 50% конского навоза повышает содержание общего азота в компосте на 0,42%, на варианте с дополнительным использованием до 45% овечьего навоза + 10% козлятника наблюдалось самое замет-
ное повышение содержания общего азота в КМН на 0,66% в сравнении с некомпости-руемой смесью. Данные этой таблицы также показывают, что биоферментация птичьего помета без добавления углеродсодержащих компонентов не имеет смысла.
Отличительной особенностью компоста многоцелевого назначения от традиционных органических удобрений является более высокое содержание полезных микроорганизмов, которые при внесении в почву интенсивно работают над трансформацией органических веществ в доступные для растений элементы питания. Так, в одном из опытов на осушаемой легкосуглинистой почве [3] при сравнении КМН с традиционным торфонавозным компостом (ТНК) получены более высокие урожаи в варианте с
КМН (прибавка 15,1%). При этом агрохимические показатели пахотного слоя почвы под всеми культурами звена севооборота в срав-
нении с показателями, которые формируются при вдвое больших дозах традиционных органических удобрений, были выше.
Таблица 3
Влияние нетрадиционных исходных смесей (%) на агрохимические свойства КМН
Показатели 1) Нконский (40-50) + П (15-25) + + Т (20-30) + Нр (15) (среднее из 4 партий) 2) Новец (45) + П (15) + + Т (30) + козлятник (10) Биоферментация птичьего помёта - (100)
смесь КМН ± смесь КМН ± смесь КМН ±
^общ. 2,96 3,38 +0,42 2,98 3,64 +0,66 3,21 3,18 -0,03
Соб. 30,5 30,8 +0,3 38,2 39,1 +0,9 30,4 30,0 -0,4
Р2О5 2,09 2,25 +0,16 2,13 2,96 +0,83 2,19 2,21 +0,02
К2О 1,84 2,08 +0,24 2,08 2,10 +0,02 2,01 2,11 +0,10
рН 6,9 7,2 +0,3 7,2 7,4 +0,2 6,0 6,1 +0,1
52,5 50,3 -2,2 61,1 55,1 -0,6 57,2 57,0 -0,2
При сравнении влияния на микробиологическую активность почвы КМН и ТНК в дозах, выравненных по количеству азота, выявлено, что при внесении КМН в пахотном слое повышается содержание актино-мицетов (610 против 450 тыс./г), целлюлозо-разрушающих микроорганизмов (5,2 против 4,8 тыс./г), аммонифицирующих бактерий (4,6 против 3,1 млн/г).
Самое высокое содержание доступного фосфора (в среднем 435 мг/кг) обеспечивает внесение КМН; при внесении ТНК этот показатель в среднем составил 365 мг/кг почвы. По обменному калию в среднем за 3 года на супесчаной и легкосуглинистой почвах наиболее высокое содержание К2О (до 212 мг/кг почвы) отмечено в вариантах с внесением КМН. В целом этот опыт выявил преимущества КМН перед ТНК: микробиологи-
ческая активность выше в среднем на 30% (по группам от 8 до 53%); среднее содержание элементов питания в почве выше: по минеральному азоту - на 11-15%, подвижному фосфору - на 11-38%, обменному калию - на 3-21%; содержание водопрочных агрегатов > 0,25мм - выше на 11%.
Одним из несомненных качественных достоинств компоста многоцелевого назначения является его сыпучесть, что обеспечивает равномерность распределения рекомендуемых норм внесения на удобряемой площади и позволяет применять его для подкормок, что несвойственно другим органическим удобрениям.
В таблице 4 показано влияние различных фракций КМН на агрохимические показатели и урожай ячменя.
Таблица 4
Влияние различных фракций КМН на агрохимические показатели и урожай ячменя на осушаемой почве [4]
Варианты опыта Фракции, мм Средние агрохимические показатели Урожай, ц/га Прибавка урожая к контролю
мг/кг абс. сухой почвы рНсол.
ЫОз Р2О5 К2О ц/га %
Контроль без удобрений - 2,9 218 131 5,9 26,5 - -
КМН < 1 5,5 239 145 6,0 34,8 8,3 31,3
1-5 5,4 232 145 6,0 33,0 6,5 24,5
5-10 5,0 232 144 6,0 32,0 5,5 20,7
НСР05 1,6 - -
Поскольку фракции до 5 мм в КМН занимают порядка 70% от объёма всей массы, им принадлежит первостепенное значение в повышении продуктивности осушаемых почв.
Заключение. При производстве компоста многоцелевого назначения (КМН) регулирование его качества по содержанию питательных веществ можно осуществлять изменением соотношений исходного сырья, подлежащего компостированию. Применение минеральных добавок (фосфорных, калийных) позволяет также увеличивать в КМН содержание Р2О5 и К2О. Внесение компоста многоцелевого назначения в пахотный слой почвы повышает микробиологическую активность и содержание питательных элементов в сравнении с торфо-навозным компостом.
Список литературы
1. Справочная книга по производству и применению органических удобрений. Владимир: ВНИПТИОУ, 2001. 496 с.
2. Ковалёв Н.Г., Малинин Б.М., Туманов И.П. и др. Новые технологии получения высококачественных удобрений и кормовых добавок (технологические и технические решения). Тверь: ВНИИМЗ, 2000. 32 с.
3. Ковалёв Н.Г., Зинковский В.Н., Лебедев Н.В. Мелиоративные свойства универсального компоста многоцелевого назначения // Экология и с.х. техника: Сб. трудов V Меж-дунар. научно-практич. конф. Т. 3. Пушкин: СЗНИИМЭСХ, 2007. С. 153-159.
4. Ковалёв Н.Г., Зинковский В.Н., Барановский И.Н., Зинковская Т.С. Способы эффективного применения средств биологической мелиорации осушаемых земель (методические рекомендации). Тверь: ВНИИМЗ, ЧуДо, 2008. 40 с.
Quality of multi-purpose compost and methods of its regulation Kovalev N., Zinkovska T., Zinkovsky V., Sorokina V., Polozova V.
The article presents the results of research on improving of the fertilizing qualities of multi-purpose compost (KMN), produced by the VNIIMZ. The expert evaluation of ameliorating effects of biological agents on soil fertility is given. The highest assessment score belongs to multi-purpose compost developed by the institute (VNIIMZ), which is recommended for use in agriculture as the most active biomelioranta. In a series of experiments it was found that the use of mineral additives (1-2% by weight) has no inhibitory effect on the process of fermentation of raw materials. The enrichment of the initial mixture of phosphate flour and a potassium salt improves phosphorus and potassium content on more than 1%. In the production of multi-purpose compost regulation quality of agrochemical composition can produce with change of the ratios of composted raw materials. Thus, with increasing of amount of droppings in a mixture from 50 to 60% nitrogen and potassium contents in the compost increase.
One of the distinguishing features of the multi-purpose compost from traditional organic fertilizers is a higher content of beneficial microorganisms. In case of compost topsoil increases the number of actinomycetes, cellulolytic microorganisms, ammonificators. The effectiveness of the use of compost due to its flowability and fractional homogeneity and provides uniform distribution of fertilizers in the recommended rates in the fields, and can be used for fertilizing of crops. The effect of multi-purpose compost on the yield of barley, agrochemical and microbiological parameters of sod-podzolic drained soil I s shown.
Key words: multi-purpose compost (KMN), agrochemical parameters, organic fertilizers, microorganisms, mobile phosphorus, exchangeable potassium, crop
